太阳能光伏发电原理和应用讲座培训

1、太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电原理 与应用讲座与应用讲座 红外发射红外发射 红外发射红外发射 车体右侧红外接收车体右侧红外接收 车体左侧红外接收车体左侧红外接收 PIC16F876A单片单片 机（机（Microchip低功低功 率芯片）率芯片） 电机驱动右转电机驱动右转 电机驱动左转电机驱动左转 DC/DC 太阳能电池板太阳能电池板 1、光伏发电简介 2、光伏发电原理 3、光伏发电系统 4、光伏发电技术优势 5、光伏发电的应用 6、应用举例 什么是光伏发电什么是光伏发电 光伏发电光伏发电是利用太阳能电池组件将太阳能 直接转变为电能的装置。太阳能电池组件 (SolarModule)是利用半导体

2、材料的电子学特 性实现P-V转换的一种材料，在广大的无电地 区，该装置可以方便地实现为用户照明及生 活供电，也可以与区域电网并网实现互补。 目前从民用的角度来讲，在国外技术研究趋 于成熟且具产业化的是“光伏建筑一体化” 技术（BIPV），而国内主要研究生产适用于 无电地区家庭照明用的小型太阳能发电系统， 大型光伏并网技术正在启动。 光伏发电原理光伏发电原理 基础基础是半导体PN结的光电效应。即当太 阳或其他光照射半导体的PN结时，就会在 PN结的两边出现电压，叫做光生电压，使 PN结短路，就会产生电流。 光伏发电的原理光伏发电的原理 工作过程：太阳电池(solarcell)是以半导体制成的，将

3、 太阳光照射在其上，太阳电池吸收太阳光后，能透过p型半 导体及n型半导体使其产生电子(负)及空穴(正)，同时分离 电子与空穴而形成电压降，再经由导线传输至负载。 光伏发电的原理光伏发电的原理 1. 光能到电能转换只有在P-N结界面活性层发 生。并且一个光子只能激发出一个电子-空 穴对。 2. 具有足够能量的光子进入P-N结区附近才能 激发电子-空穴对。 3. 温度升高，P-N结界面活性层变薄，造成电 池电压降低、光能到电能转换能力降低。 光伏发电系统形式光伏发电系统形式 主要有两种：主要有两种： 1.独立光伏发电系统（离网系统） 2.2.并网光伏发电系统 在近几年的光伏发电体系中，并网光伏发电

4、系统是主 要的发展方向，它既可以节省蓄电池的费用，通过研究理 想的最大功率追踪控制技术，也可以降低太阳电池发电的 成本。 独立光伏发电系统结构独立光伏发电系统结构 独立系统主要组成部分独立系统主要组成部分 1. 光伏阵列 2. 光伏控制器 3. 蓄电池组 4. 逆变器 5. 监控系统 6. 负载 并网光伏发电系统结构并网光伏发电系统结构 并网系统主要组成部分并网系统主要组成部分 1. 光伏阵列 2. 并网逆变器 3. 公共电网 4. 监控系统 光伏阵列光伏阵列 单一组件的发电量是十分有限的，实际 运用中，是单一组件通过电缆和汇线盒实现 组件的串、并联，组成整个的组件系统，称 为光伏阵列。 电池

5、电池组件组件阵列阵列 光伏控制器光伏控制器 光伏控制器光伏控制器是独立光伏发电系统中非常重要的部件。 控制光伏阵列对蓄电池组进行充电，并控制蓄电池组对后 负载的放电，实现蓄电池组的过充和过放保护，对蓄电池 进行温度补偿，并监控蓄电池组的电压和启动相关辅助控 制。 蓄电池组蓄电池组 蓄电池组蓄电池组是独立光伏系统中 的电能储存单元，可以通过单节 蓄电池的串、并联组成整个的电 池组，太阳能电池产生的直流电 通过光伏控制器进入蓄电池储存 。电池的特性影响着系统的工作 效率和特性。蓄电池技术十分成 熟，其容量的选择受负载功率和 连续无日照时间而定 。 逆变器逆变器 逆变器逆变器就是把直流电（例如12V

6、DC）逆变成交 流电（例如220VAC）的设备。一般分为独立逆 变器和并网逆变器 。 监控系统监控系统 监控系统监控系统是监 控整个系统的运 行状态，设备的 各个参数，记录 系统的发电量， 环境等的数据， 并对故障进行报 警。 光伏发电系统设计光伏发电系统设计 综合考虑系统所在位置，当地的气候条件， 日照时数，连续阴雨天气，负载的用电量等，通 过专业的系统设计软件，对整个系统进行优化设 计，使其达到最大的发电量。 光伏发电技术的优势光伏发电技术的优势 1. 太阳能资源丰富且免费 2. 没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件 3. 保持系统运转仅需很少的维护 4. 系统为组件，可在任何地方快速安装

7、5. 无噪声、无有害气体排放和污染 2009年全国大学生电子设计竞赛试题年全国大学生电子设计竞赛试题 光伏并网发电模拟装置（光伏并网发电模拟装置（A题）题） 光伏发电在光伏发电在BIPV上的运用上的运用 1. 定义定义： 使光伏发电与建筑相结合，让光伏部 件作为建筑物的一部分，或把光伏部件作 为建材的一部分。而光伏部件即是指由各 种晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池组 成的光伏列阵。 2.2.目的目的 利用建筑物的迎光面，吸收太阳辐射能 直接变成电能。在有电网的地方提供峰值电 力，减少常规能源消耗、保护环境。在无电 地区配合蓄电池充电，解决当地生活用能和 生产用能。 BIPV结构图 太阳能电池

8、开关/保护/防雷 电缆 并网逆变器 电度表（光伏电 量） 3.3.技术要求技术要求 (1) 满足并网光伏发电系统的技术规范（标准） (2) 满足建筑结构技术规范（标准） (3) 满足建筑节能技术规范 (4) 满足特种建材的技术规范 (5) 满足独立光伏电站技术规范 (6) 满足中国和国际光伏组件标准化技术要求 (7) 满足建筑施工及电气安装的基本要求 (8) 满足BIPV项目报建、安装、运行、验收、杄测及维护的规范 4.4.光伏发电系统与建筑结合的类型光伏发电系统与建筑结合的类型 （1）太阳能光伏发电与建筑屋面结合 （2）太阳能光伏发电与建筑阳台结合 （3）太阳能光伏发电与建筑墙面结合 （4）

9、太阳能光伏发电与建筑屋檐结合 （5）太阳能光伏发电与建筑窗檐结合 （6）太阳能光伏发电与建筑门窗结合 5.5.太阳能光伏与建筑一体化优点：太阳能光伏与建筑一体化优点： （1）可以有效利用围护表面（屋顶和墙面），无需额外用地或加建其他设 施，节省了土地资源。这对于人口密集、土地昂贵的城市尤为重要； （2）可原地发电、原地使用，可节约电站送电网的投资和减少输电、分电 损耗； （3）通常夏季由于空调、制冷等设备的使用，形成用电高峰，而这时也是 光伏方阵发电最多的时期，BIPV系统除保证自身建筑内用电外，还可以向 电网供电，从而舒缓高峰电力需求，解决电网峰谷供需矛盾，具有极大的 社会效益； （4）由于

10、光伏阵列安装在屋顶和墙面上，并直接吸收太阳能，避免了墙面 温度和屋顶温度过高，因此可以改善室内温度，并且降低空调负荷； （5）利用太阳能光伏发电减少了一般由于化石燃料发电所带来的严重空气 污染，这对于环保要求更高的今天和未来极为重要； （6）在建筑围护结构上安装光伏阵列，可推动光伏组件的应用和批量生 产，进一步降低其市场价格。 BIPV 应用案例应用案例 为了迎接2006 年世界杯，改建 的柏林火车站， 光电屋顶做在两 个弧形部分，深 色部分就是光电 池。总面积3311 平方米，总装机 容量325千瓦。 柏林火车站内部效果，光伏发电与自然采光融合一体 美国Stillwell地铁站光电屋面工程总面积76，000 平方 英尺；其中光电板使用面积为50，000平方英尺。发电峰 值功率为250KW。 Stillwell地